内河船舶航行三维仿真关键技术研究

徐 敏，陈先桥，王 宇

(武汉理工大学计算机科学与技术学院，湖北武汉 430063)

内河河道水深与季节密切相关，枯水期船舶航行时通航压力大、危险大，船舶容易发生搁浅事故，造成巨大的人员及经济损失。将河道地形三维可视化，不仅可帮助测量人员直观地查看河床地形，同时还可帮助河道管理人员随着季节变化发出水深通告，预防搁浅事故的发生，避免人员与经济损失。如何根据真实的数据快速有效地生成河床三维地形、河水平面及波浪的仿真成为内河船舶航行三维仿真技术的关键。

在如何实现河床的三维可视化问题中，河海大学、天津航道局利用OpenGL基本函数编程技术开发了三维河床地形可视化系统。该系统利用离散数据风格化算法、三维地形建模及真实感图形绘制等过程实现了河床地形的可视化。但该研究过程繁琐，无法快速实现利用现有数据生成三维可视化显示［1］。在波浪仿真方面，PEACHEY、FOURNIER和童若峰等利用数学函数构造出水波的外形，然后使波形随着时间变化而变化［2］;徐迎庆、陈前华和JIANG等基于物理方法利用波浪力学构造出水波的模型。但上述方法应用面狭窄且计算复杂，大多只用于滴水产生的涟漪效果仿真［3-5］。吴献等提出的一种基于领域传播的水波模拟方法虽然得到了状态变量的演化规则，但没有进一步结合粘性流体力学将水质的粘性因素考虑进去且没有进一步提取出演化规则的各项比例权重［6-7］。

笔者采……